Small Structures: Исследователи работают над усовершенствованием «водяных батарей»

Исследовательская группа из Австралии разработала «водяную батарею», которая не будет воспламеняться или взрываться. Исследователи надеются сделать крупномасштабное хранение энергии более безопасным и дешевым. В будущем такие элементы смогут заменить свинцово-кислотные и литий-ионные аккумуляторы.

Новый элемент выглядит как простая батарейка-таблетка. Фото: Carelle Mulawa-Richards, RMIT University Вместо органического электролита, вроде лития, в батареях используется простая вода, обогащенная добавками, такими как неорганические соли. Для сравнительно простой структуры исследователи используют встречающиеся в природе и распространенные материалы, такие как магний и цинк. Поэтому, в отличие от других батарей, «водяные батареи» менее токсичны и их дешевле производить. Для своего исследования ученые изготовили несколько батареек-таблеток.

В качестве электролита в аккумуляторе используется вода, обогащенная солями. Фото: Carelle Mulawa-Richards, RMIT University 
Им также удалось решить фундаментальную проблему, которая часто возникает в таких батареях: дендриты. Эти острые металлические формы в батареях могут вызывать короткие замыкания. Поэтому компоненты были покрыты металлическим висмутом. Он ржавеет и создает защитный слой, препятствующий образованию дендритов. По мнению исследователей, срок службы новых элементов должен быть аналогичен сроку службы имеющихся в продаже литий-ионных батарей.

Плотность энергии их магниево-ионных аккумуляторов должна составлять 75 Втч на килограмм. Для сравнения: плотность энергии литий-ионных аккумуляторов для электромобилей составляет 100–150 Втч/кг, некоторых элементов — даже 265 Втч/кг.

Помимо безопасности и недорогого производства, конструкция дает и другие преимущества.

«Наши батареи можно безопасно разобрать, а материалы использовать повторно или переработать», — объясняет руководитель исследования Тяньи Ма из Королевского Мельбурнского технологического института (RMIT).

Например, Ма видит потенциальное применение в солнечных элементах. Конструкция уже прошла испытания. Их также можно использовать для водородных батарей.

«Магниево-ионные батареи потенциально могут заменить свинцово-кислотные батареи в краткосрочной перспективе», — говорит он. 

Такие батареи появятся всего через 1–3 года. Через 5–10 лет они смогут заменить литий-ионные батареи.

Результаты исследования были опубликованы в специализированном журнале Small Structures. В настоящее время исследователи работают над улучшением материалов и, таким образом, дальнейшим увеличением плотности энергии.